Главное в материале

  • Разработана модель, связывающая смену конформаций молекул, колебания плотности растворителя и диффузию.
  • Выявлены два медленных коллективных процесса; механизм назван «двойным коллективным замедлением».
  • В расчетном примере отклик затухал по степенному закону — медленнее обычного экспоненциального.

Модель связала форму молекул, плотность среды и диффузию

Молекулы лекарства способны быстро менять пространственную форму, однако их общий измеряемый отклик может затухать медленно — из-за окружения. Этот эффект на примере ибупрофена в сверхкритическом углекислом газе описали ученые НИУ ВШЭ и Института химии растворов РАН; о работе «Газете.Ru» сообщила пресс-служба ВШЭ. Исследование опубликовано в The Journal of Chemical Physics.

Что происходит вблизи критической точки

Сверхкритический CO₂ существует при температуре и давлении выше критических значений; такой растворитель применяют, в частности, для получения мелких частиц лекарственных веществ: при снижении давления растворенное соединение выделяется в твердую фазу. Еще до образования частиц среда влияет на соотношение конформаций — разных форм гибких молекул. Вблизи критической точки плотность растворителя сильно колеблется: области повышенной и пониженной плотности укрупняются, а их перестройка замедляется.

Двойное коллективное замедление

Авторы построили модель, связывающую три процесса: смену формы молекул, колебания плотности и диффузию — перераспределение компонентов раствора. Расчеты выявили два медленных коллективных процесса: один связан с колебаниями плотности, другой — с необходимостью переносить вещество на все большие расстояния. Сами молекулы продолжают быстро менять форму, но их связь с медленно перестраивающимся растворителем делает оба процесса заметными в измеряемом сигнале. Этот механизм авторы назвали двойным коллективным замедлением.

Комментарий автора и практический смысл

«Медленная память растворителя передается молекулам, хотя скорость самих переходов между формами практически не меняется», — объяснил ведущий научный сотрудник МИЭМ ВШЭ Юрий Будков. В расчетном примере отклик мог затухать по степенному закону, значительно медленнее обычного экспоненциального. По словам авторов, модель помогает объяснить, почему измерения молекулярных превращений могут отражать не только скорость самих превращений, но и длительную перестройку окружающей среды. Для технологий получения микрочастиц лекарств в сверхкритическом CO₂ это означает, что измеряемая кинетика может содержать вклад среды, который не сводится к свойствам самих молекул — эта интерпретация следует из описанной в работе модели.